Электрохимический способ защиты сплавов, содержащих хром и никель, от питтинговой коррозии в хлоридсодержащих средах Советский патент 1991 года по МПК C23F13/00 

Изобретение относится к эгектоо- химическсй защите пассивирующихся металлов от питтичговой коррозии v может найти применение а машиностроении, химической поомышлечно- сти л других областях,

Цель испбоетения - поведение -эле кностп защиты и снижение энео-

Под наце-чность-о в дачном случае псдэазу,мезается предотзра- ще -ие расрития чоролзисг-них

10

в пазэх и зазорах защищаемой конструкции любой конфигурации посредством пропускания электрического тока между этой конструкцией и вспо- 5 могательным электродом.

На чертеже изображена схема для осуществления предлагаемого способа.

Способ осуществляют следующим образом.

Посредством комбинированного прибора 9, соединенного с электродом 4, имитирующим металл в пазах и зазорах конструкции, и электродом 7 сравнения, фиксируют колебания потенциала электрода 4 во времени. Считывают со шкалы цифрового прибора 9 не менее 100 значений потенциала через равные промежутки времени, Колебания потенциала, зафиксированные в виде ряда значений потенциала, измеренных через одинаковые промежутки времени, раскладывают на гармонические составляющие - синусоиды и косинусоиды, рассчитывая коэффициенты ряда Фурье

m

1 пч

п

2lunr cos -

л i Io

n1 -sr i ч mr

Bm jj2 Vslrt -jj-

где Sr - значения потенциала, счиN

тываемые через равные промежутки времени Јv, - количество считанных знага

чений потенциалаj - номер гармонической составляющей, который связан с частотой f этой составляющей зависимостью m - N-f-с , m 1 ,1,..,n, г - порядок отсчета, г -п,

. . .,0,1,...,п-1 .

Далее рассчитывают значения амплитуд гармонических составляющих

15

20

25

30

35

40

45

согласно зависимости 1Ц -J А2 -ь В Рассчитанные значения помещают в таблице, где каждой гармонической составляющей, характеризуемой сзоим номером и частотой, соотаетствует определенное значение амплитуд. По таблице находят минимальное значение амплитуды и выбирают соответствующее ему значение частоты.

Выбранное знамение частоты устанавливают пегулятором на передней

50

55

панели генератора 1 сигналов специальной формы, С генератора 1 сигналов специальной формы на клеммы Внешн., Ц{ потенциостата 2 подают ток выбранной частоты. Сигнал тока имеет синусоидальную форму. Посредством потенциостата 2 устанавливают величину амплитуды синусоидального тока в пределах 5 Ю - 15«10 А-см 2, и этот ток пропускают между защищаемой конструкцией, имитируемой электродами 3 и 4, включенными последовательно через сопротивление 5, и вспомогательным электродом 6. Амплитуду синусоидального тока выбирают в указанном диапазоне такой величины, чтобы среднее значение потенциала металла плоских участков защищаемой конструкции, - имитируемых электродом 3, и металла в зазоре конструкции, имитируемого электродом 4, смещалось на 150 мВ и более в область положительных значений, Потенциал электрода 3 контролируют самопишущим прибором 10, подключенным к клеммам Регистратор потенциостата 2. Потенциал электрода k фиксируют цифровым прибором 9Пример. Электроды 3 и 4 изготовлены из стали 12Х18Н10Т помещают в электролит, содержащий NaCl с концентрацией 0,1 моль/л и FeClj с концентрацией 0,05%. Посредством комбинированного прибора 9, подключенного к электроду 4 и хлорсеребря- ному электроду 7 сравнения, фиксируют колебания потенциала электрода 4 во времени. Со шкалы прибора 9 считывают 100 значений потенциала с материалом 4 с. Эти значения используют для расчета коэффициентов ряда Фурье по приведенным уравнениям. Далее определяют значения амплитуд гармонических составляющих. Полученные данные приведены в таблице.

По таблице находят минимальное значение амплитуды (грзйа 5, номер гармонической составляющей 8). Этому значению соответствует величина частоты, равная 0,02 Гц (графа 2).

Величину 0,02 Гц устанавливают регулятором из пепедней панели генератора 1 сигналов специальной формы. Синусоидальный ток частотой 0,02 Гц подают ча соответствующие клеммы потенциостата 2. С помощью потенциостата устанавливают амплитуду синусоидального тока, равную 51 О и пропускают ток между электродами 3, и 6. Электроды 3 и k соединены последовательно через сопротивление 5 величиной 10 кОм. Потенциалы электродов 3 и Ц контролируют с помощью самопишущего прибора 10 и цифрового прибора 9. Среднее значение потенциала электрода 3, 10 имитирующего металл плоских участков конструкции, в начале защиты составляет +130 мВ, в процессе защиты мВ. Среднее значение потенциала электрода А, имитирующего ме- 15 талл в зазоре конструкции, в начале защиты составляет + 160 мВ, а в процессе защиты +550 мВ. Питтингов на поверхности электродов не возникает. Расход электроэнергии в этом случае 20 составляет 0,6. 1 Вт. ч/см2. Кроме того, защиту осуществляют путем пропускания между электоодами 3 и 4, имитирующими конструкцию, и вспомогательным электродом 6 синусоидального тока с произвольной частотой, не совпадающей по значениям с выбранной по минимальной амплитуде гармонической составляющей потенциала. Предлагаемым способом осуществляют также защиту сталей 08Х17Т,

08Х22Н6Т, сплавов ХН38ВТ, XH75TIOP, ХНуВМБТЮ. Условия и режим защиты

идентичны описанным в примере.

Для сравнения и выявления пре- 35 имуществ предлагаемого способа проводили защиту металла конструкции по известному способу. Эксперимент проводят в ячейке с электродами 3, k и 6-8. Электроды 3 и k изго- товлены из стали 12Х18Н10Т. С помощью потенциостата 2 поддерживают потенциал защищаемой конструкции постоянным и разным +50 мВ относительно хлорсеребряного электрода сравнения. В процессе защиты наблюдают появление и устойчивое развитие питтингов на электроде 4, Потен25

45

циал электрода ч, имитирующего за

зор защищаемой конструкции, смещается в область более отрицательных значений, На электроде 3, имитирующем плоские участки конструкции, питтинги не возникают. Расход электроэнергии составлят 3,9х х10 Вт.и/см2.

Использование синусоидального тока, характеризуемого значениями

10 5 0

5

5

5

0

частоты, выбранными по минимальным значениям амплитуды гармонических составляющих потенциала для каждого металла, позволяет значительно сместить среднее значение потенциала как электрода 3, имитирующего плоский участок защищаемой конструкции так и электрода А, имитирующего зазор в защищаемой конструкции, в область положительных значений. Появление питтингов в этих случаях не наблюдается.

При использовании синусоидального тока, частота которого не соответствует значению, выбранному по минимальному значению амплитуды гао- монической составляющей потенциала. . наблюдается небольшое смещение среднего значения потенциала электрода k, имитирующего металл в пазах и зазорах конструкции. На поверхности электрода 4 наблюдается появление и рост питтинговс

Таким образом, использование анализа Фурье колебаний потенциала конструкции во времени позволяет разложить их на гармонические составляющие, определить амплитуды гармонических составляющих и по минимальному значению амплитуды составляющей выбрать значение частоты, причем в случае пропускания между конструкцией и вспомогательным электродом синусоидального тока именно такой частоты не происходит развития питтингов на металле в пазах и зазорах защищаемой конструкции. Пропускание в процессе защиты синусоидального тока, характеризуемого произвольно выбранными значениями частот- ты, не позволяет предотвратить появление и развитие питтингов на металле в пазах и зазорах конструкции, приводит к бесполезному рассеиванию части подводимой электроэнергии и, следовательно, не обеспечивает достижения поставленной цели.

В случае использования для защиты известного способа на поверхности электрода -, имитирующего металл в зазооах конструкции, возникают и активно оззвиваются питтинги. Это со- поозождается изменением потенциала металла в зазорах конструкции. При этом расход электроэнергии поезо- сходит таковой в случае использо11693

вания предлагаемого способа защиты, Следовательно, применение известного способа не позволяет защитить металл в пазах и зазорах конструкции. Ток, протекающий в процессе защиты между конструкцией w вспомогательным электродом, достаточно велик. Последнее обуславливает повышенный расход электроэнергии,

10

Использование предлагаемого способа защиты позволяет предотвратить питтинговую коррозию металла в пазах и зазорах конструкции при невысоком расходе электроэнергии, т.е. способствует достижению цели изобретения - повышению надежности защиты и снижению энергозатрат.

Предлагаемый способ монет быть автоматизирован посредством подключения ЭВМ к цифровому регистрирующему прибору 9 и к гекеоатору 1 сигналов специальной формы. ЭВМ Фиксирует колебания потенциала металла защищаемой конструкции, записывая значения потенциала через одинаковые промежутки времени, раскладывает колебания на гармонические составляющие с помощью анализа Лурье, определяет ряд значений амплитуд гармонических составляющих, осуществляет выбор значения частоты по минимальному значению амплитуды. Далее ЭВМ посредством управляющего сигнала дает команду генератору 1 сигналов на пропускание синусоидального тока с частотой, равной выбранному значению.

Формула изобретения

Электрохимический способ защиты сплавов, содержащих хром и никель, от питтинговсй короозии в хлорид- ссдержащих средах, включающий про

23S

пускание переменного тока между защищаемой конструкцией и вспомогательным электродом, фиксирование изменения потенциала конструкции и корректирование величины тока, о т- личающийся тем, что, с целью повышения надежности зашиты и снижения энергозатрат, сначала фиксируют изменение потенциала конструкции через разные промежутки времени, затем посредством разложения зафиксированных величин потенциала на гармонические составляющие определяют ряд значений амплитуд гармонических составляющих согласно зависимости

4

Ц2 °т

где А , Вт - коэффициенты ряда Лурье,

т

где Sр - значения потенциала конструкции, считываемые через

л

равные промежутки временно

N m -

г количество считанных значений потенциала; чомео гармонической составляющей, m 1,2,...,п, причем n N-f-ь, где f - частота ,

порядок отсчета, г -п,..., 0,1,...,п-1,

далее из ряда значений амплитуд гармонических составляющих выбирают минимальное значение и определяют соответствующую ему частоту, а ток пропускают с частотой, равной этому значению, и амплитудой, разной 15.-1(ГбА.см-2.

продолжение таблицы

Изобретение относится к электрохимической защите пассивирующихся металлов от питтинговой коррозии и мо чет найти применение, например, в машиностроении, химической промышленности. Цель изобретения - повышение надежности защиты и снижение энергозатрат. Предлагаемый способ включает пропускание переменного тока между защищаемой конструкцией и вспомогательным электродом, фиксирование изменения потенциала конструкции через равные промежутки времени, затем посредством разложения этих величин на гармонические составляющие, определяют ряд значений амплитуд гармонических составляющих согласно зависимости -I Rm где Ати Вт -лкрзсЧ) + в™ т циенты ряда Лурье; Ат 1/ 21 Sr П- ь -п f. cos2n mx-/N, Bm 1/N 21S sin , r -h1N где Sr - значения потенциала конструкции, считываемые чепез равные промежутки времени , ; N - количество считанных значений потенциала; m - номер гармонической составляющей, а 1,2,...,п, причем m N.f-f. где f - частота, г - порядок отсчета, г -п,...,0,1,...,п-1, далее из ряда значений амплитуд гармонических составляющих выбирают минимальное значение, определяют соответствующую ему частоту, и пропускают ток с частотой, равной вы- боанному значению, и амплитудой, равной -15-Ю °А-см 2 . Выбор частоты тока по минимальному значению гармонических составляющих согласно ряду Фурье и пропускание точа с указанной амплитудой обеспечивают повышение надекности защиты л сничение энергозатрат. 1 иг., , с я / 4га